设f(x)的定义域为(0,+∞),f(x)的导函数为f'(x),且对任意正数x均有f′(x)>f(x)x,
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解题思路:(1)通过

f′(x)>

f(x)

x

推出

xf′(x)−f(x)

x

>0

,说明F′(x)=

xf′(x)−f(x)

x

2

>0

,即可得到

F(x)=

f(x)

x

在(0,+∞)上是增函数.

(2)设x1,x2∈(0,+∞),0<x1<x1+x2,而

F(x)=

f(x)

x

在(0,+∞)上是增函数,推出

f(

x

1

)

x

1

f(

x

1

+

x

2

)

x

1

+

x

2

然后推出 f(x1)+f(x2)<f(x1+x2).即可.

(3)法一:类似(2)的方法通过函数的单调性证明:设1,x2,…xn∈(0,+∞),f(x1)+f(x2)+…f(xn)>f(x1+x2+…+xn

法二:利用数学归纳法,利用(2)的验证n=2时猜想成立,然后假设n=k时猜想成立,然后证明n=k+1时猜想也成立即可.

(1)由于f′(x)>

f(x)

x得,

xf′(x)−f(x)

x>0,而x>0,

则xf′(x)-f(x)>0,

则F′(x)=

xf′(x)−f(x)

x2>0,因此F(x)=

f(x)

x在(0,+∞)上是增函数.

(2)由于x1,x2∈(0,+∞),则0<x1<x1+x2,而F(x)=

f(x)

x在(0,+∞)上是增函数,则F(x1)<F(x1+x2),即

f(x1)

x1<

f(x1+x2)

x1+x2,

∴(x1+x2)f(x1)<x1f(x1+x2)(1),同理 (x1+x2)f(x2)<x2f(x1+x2)(2)

(1)+(2)得:(x1+x2)[f(x1)+f(x2)]<(x1+x2)f(x1+x2),而x1+x2>0,

因此 f(x1)+f(x2)<f(x1+x2).

(3)证法1:由于x1,x2∈(0,+∞),则0<x1<x1+x2+…+xn,而F(x)=

f(x)

x在(0,+∞)上是增函数,则F(x1)<F(x1+x2+…+xn),

f(x1)

x1<

f(x1+x2+…+xn)

x1+x2…+xn,

∴(x1+x2+…+xn)f(x1)<x1f(x1+x2+…+xn

同理 (x1+x2+…+xn)f(x2)<x2f(x1+x2+…+xn),

…,

(x1+x2+…+xn)f(xn)<xnf(x1+x2+…+xn

以上n个不等式相加得:(x1+x2+…+xn)[f(x1)+f(x2)+…f(xn)]<(x1+x2+…+xn)f(x1+x2+…+xn

而x1+x2+…+xn>0,f(x1)+f(x2)+…f(xn)<f(x1+x2+…+xn).

证法2:数学归纳法

①当n=2时,由(2)知,不等式成立;

②当n=k(n≥2)时,不等式f(x1)+f(x2)+…f(xn)<f(x1+x2+…+xn)成立,

即f(x1)+f(x2)+…f(xk)<f(x1+x2+…+xk)成立,

则当n=k+1时,f(x1)+f(x2)+…f(xk)+f(xk+1)<f(x1+x2+…+xk)+f(xk+1

再由(2)的结论,f(x1+x2+…+xk)+f(xk+1)<f[(x1+x2+…+xk)+xk+1]f(x1+x2+…+xk)+f(xk+1)<f(x1+x2+…+xk+xk+1

因此不等式f(x1)+f(x2)+…f(xn)<f(x1+x2+…+xn)对任意n≥2的自然数均成立

点评:

本题考点: 用数学归纳法证明不等式;函数单调性的判断与证明;函数的单调性与导数的关系.

考点点评: 本题考查函数的单调性,函数值的大小比较,单调性的应用,数学归纳法的应用,注意数学归纳法的证明必须用上假设,考查逻辑推理能力,转化思想.